[发明专利]一种螺芴氧杂蒽三芳胺类空穴传输材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及钙钛矿光伏技术领域，公开了一种螺芴氧杂蒽三芳胺类空穴传输材料及其制备方法和应用，该空穴传输材料的化学结构式为：本发明的螺芴氧杂蒽三芳胺类空穴传输材料具有良好的空穴迁移率，抑制空穴分子间聚集和减缓电池界面电子复合能力更强，同时具有较高的光热稳定性能；此外，该空穴传输材料制备方法简单，产率高，制备成本低，是一种性能优良的空穴传输材料，以其作为空穴传输层应用到钙钛矿太阳能电池中，能够获得超过18％的光电转化效率。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，特别涉及一种螺芴氧杂蒽三芳胺类空穴传输材料及其制备方法和应用。

背景技术

日益增长的能源需求，传统化石能源的枯竭，使人类不得不探索出一种新型可持续的能源，为将来的能源枯竭提前做好准备。太阳能作为一种最常见的可持续能源，近些年来逐渐成为科学家们的研究热点。如何高效并且低成本的利用太阳能，成为人们关注的重点。目前在实际生产和大规模应用中占据主导地位的太阳能电池主要由无机半导体材料组成，主要包括单晶硅、多晶硅和非晶硅无机太阳能电池。其中硅基太阳能电池已经发展较为成熟，但是由于硅复杂的提纯工艺，以及昂贵的生产设备，发展受到一定限制。而高效的非晶硅太阳能电池大多含有镉、砷等毒性重金属元素，会造成严重的环境污染，必然不受到欢迎。科学家们陆续开发出各种新型太阳能电池，包括有机太阳能电池(OPV)、染料敏化太阳能电池(DSSC)，量子点太阳能电池和本课题研究的钙钛矿太阳能电池等^[]。其中钙钛矿太阳能电池具有与硅太阳能电池相媲美的光电转换效率，并且制备工艺简单，成本相对较低，发展潜力巨大。

螺芴氧杂蒽(SFX)与常用螺二芴(Spiro)相比，具有较低的成本，更高的空穴迁移率，基于螺芴氧杂蒽三芳胺类空穴传输材料是一种十分有前景的有机光电材料。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种螺芴氧杂蒽三芳胺类空穴传输材料及其制备方法和应用，螺芴氧杂蒽三芳胺类空穴传输材料具有良好的空穴提取能力，抑制钙钛矿电池界面电子复合能力更强，同时具有较高的光热稳定性能。此外，该空穴传输材料制备方法简单，产率高，制备成本低，是一种性能优良的光电材料，以其作为空穴传输层应用到钙钛矿太阳能电池中，能够获得超过18％的光电转化效率。

技术方案：本发明提供了一种螺芴氧杂蒽三芳胺类空穴传输材料，具有式(13)的化学结构式：

本发明进一步提供了上述式(13)化合物的制备方法，包括如下步骤：

S1：使式(1)化合物发生甲基化反应生成式(2)化合物；

S2：使式(2)化合物和式(3)化合物发生Buchwald-Hartwig偶联反应生成式(4)化合物；

S3：使式(5)化合物和式(6)化合物发生关环反应生成式(7)化合物；

S4：使式(4)化合物和式(7)化合物发生Buchwald-Hartwig偶联反应生成式(8)化合物；

S5：使式(9)化合物和式(10)化合物发生Buchwald-Hartwig偶联关环反应生成式(11)化合物；

S6：使式(11)化合物通过低温反应生成式(12)化合物；

S7：使式(12)化合物和式(8)化合物发生Still偶联反应生成式(13)化合物，即螺芴氧杂蒽三芳胺类空穴传输材料。